總論：
linux的檔案系統設計非常優秀，總的來講有兩大部分，第一部分就是樹形的組織結構，第二部分就是vfs，樹形的組織結構組織了檔案系統的表象，使用者很友善的使用，而vfs是檔案系統的實作機理，它處于核心态，不但實作了樹形結構的mount機制，而且還提供了一個統一的接口用來通路裝置。
一、Linux檔案系統概述
1、Linux檔案系統組織
Linux中使用樹來組織檔案系統。整個檔案系統構成了一顆樹，這棵樹以/為根。整個系統有且隻有這一顆檔案樹。這棵樹描述了檔案系統的拓撲結構，沒有任何檔案系統的類型資訊。
2、mount機制
linux使用mount機制擴充檔案系統，使不同類型的檔案系統可以挂載在系統的檔案樹的任何位置。mount機制使檔案樹有了類型屬性，支援了不同類型的檔案系統的挂載。
如圖所示。
可以看到如果不考慮挂載點，整個檔案系統就是一棵樹，如果考慮了挂載點，這棵樹原來是嫁接而成的，可以包含各種不同種類的檔案系統。正如橋片擴充了總線一樣，挂載點擴充了檔案樹，和擴充總線不同的是，任意目錄都可以是挂載點，但是不是任意晶片都是可以作為橋的。(網橋/交換機擴充以太網也是一樣的道理，和mount機制更加類似一些，因為你隻需要插入一個多端口網卡就可以作為一個網橋了。)
3、mount機制的好處
mount可以屏蔽檔案系統的類型，所有類型的檔案系統共享一棵樹，但是實作卻可以不相同。使用者程序可以使用相同的系統調用接口通路所有的檔案系統，而不必在意通路的檔案是什麼類型的。mount機制使一棵檔案樹得以多樣化，然而又可以向使用者屏蔽這種多樣化。這種多樣化是通過vfs實作的。
4、單棵樹組織+mount擴充
Linux的檔案系統和磁盤并不綁定，檔案系統就是一棵樹，是一個虛拟的概念，沒有媒體，沒有容量，沒有讀寫規則，隻有在挂載(mount)發生的時候，也就是具體的檔案系統挂載的時候，某個挂載點才和媒體建立聯系，然而此時對于檔案系統來講仍然沒有容量的概念，容量僅僅是挂載于此目錄的磁盤裝置的屬性，如果磁盤空間滿了，仍然可以通過在此磁盤的一個目錄上mount一個新的檔案系統來解決，而新的檔案系統在一塊新的磁盤上。
5、和Windows檔案系統的對比
Windows顯式的分離了各種檔案系統，雖然Windows在操作接口上也吸取了Unix中“一切皆檔案”的思想。在接口級别，windows也使用相同的API來通路各類檔案，比如ReadFile，WriteFile等，然而在操作級别，windows卻沒有實作一緻性，在操作級别，windows的檔案系統主要指以磁盤為媒體的檔案系統，是以windows沒有必要用一棵樹包含所有的檔案，而是區分成了各個盤符，然而這種方式有個弊端，那就是不易擴充，因為單個盤符限制了容量，磁盤直接和檔案系統綁定。是以，Windows不以單棵樹樹來組織檔案系統，windows很難用mount來擴充檔案系統。
二、VFS概述
1、VFS
虛拟檔案系統或者虛拟檔案插口，叫做插口更合适，也是官方的叫法，vfs向上和使用者程序檔案通路系統調用接口，如open，read，write等，向下和具體不同檔案系統的實作接口，如read，write的不同實作。如下圖所示：
2、VFS的重要性
VFS屏蔽了具體檔案的實作細節，向上提供統一的操作接口。通過VFS可以實作任意的檔案系統，這些檔案系統通過檔案通路系統調用都可以通路。在作業系統核心中，vfs是對離使用者态最近的一層，因為它的存在，linux的使用才變得友善。實際上，正是vfs實作了樹形的檔案系統組織，然而vfs的作用還不止這些，裝置的檔案抽象也是通過vfs來實作的。
3、VFS舉例
3.1、procfs
3.2、sysfs
3.3、cpusetfs
3.4、ntfs
3.5、extX
3.6、任意你想實作的。
需要做什麼呢？隻需要在一大堆switch函數例程中實作你的邏輯即可，就是說實作file_operations函數集合即可。注意，在linux中，檔案和存儲沒有必然關系，實際上沒有任何關系，也就是說linux中的檔案有的不需要被存儲，比如proc目錄中的檔案，隻有在你read它的時候，資料才從核心出來，這個資料是核心邏輯提供的，而是可能實時變化，linux根本沒有必要在另一個地方再存儲它。
4、一個重要結論
由于linux的樹形檔案系統是完全抽象的，是以它不和任何媒體進行綁定，僅存在于核心當中，核心隻要起來，這個虛拟的樹就存在了，隻是此時隻有樹根，然而linux此時卻可以挂載任意類型的檔案系統到這個樹根，這樣就可以實作很友善的定制，linux可以在initrd中挂載任意檔案系統到樹根，這是因為核心和檔案系統是分離的概念，核心啟動并不依賴任何檔案系統。
本文轉自 dog250 51CTO部落格，原文連結:http://blog.51cto.com/dog250/1271078